钻井液对钻井效率的影响因素分析

作者:石秉忠 刊名:西部探矿工程 上传者:程茹霞

【摘要】钻井液在提高钻速方面有着独特的地位和作用,钻井液的类型和性能等是直接影响钻井速度和成本的重要因素,了解掌握钻井液对钻井效率的影响具有很好的指导作用。综合分析了钻井液体系、性能和维护等方面对钻井效率的影响。

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随着石油勘探开发步伐的不断深入,主要油气增长区不断向深部地层扩展,面临的石油地质条件更为复杂,深井、超深井钻井技术作为石油工程必不可少的关键技术。然而,由于井下复杂与事故频繁,建井周期长,工程费用高,从而阻碍了勘探开发的步伐,增加了勘探开发的直接成本。为尽快适应我国深部油气资源勘探开发的迫切需要,节约成本,复杂深井提速的综合配套技术的研发和应用,成为目前深井超深井钻井过程的迫切要求。其中,钻井液技术就是关键配套技术之一,钻井液在提高钻速方面有着独特的地位和作用,钻井液的类型、组成和性能是直接影响钻井速度和成本的重要因素,了解掌握钻井液对钻井效率的影响具有很好的指导作用。1钻井液性能对钻井效率的影响提高钻井效率关键在于提高钻井速度,缩短钻井周期。钻井液对钻井效率的影响主要在于钻井液性能,性能好坏直接决定了能否提高钻速和纯钻时间,避免井下复杂情况,进而缩短钻井周期。大量的实验研究结果表明,不同程度地影响钻速的钻井液性能是:钻井液密度、固相含量、粘度及失水量等。1.1钻井液密度钻井过程中,钻井液密度的作用是通过钻井液柱对井底和井壁产生压力,以平衡地层中油、气压力和岩石侧压力、防止井喷、保护井壁,同时防止高压油气水侵入钻井液,以免破坏钻井液的性能引起井下复杂情况。钻井液密度应满足钻进和起下钻时的要求。实际工作中,应根据具体情况,选择恰当的钻井液密度,钻井液对钻速有很大的影响,密度大液柱压力也大,钻速变慢,过高的不必要的钻井液密度往往造成钻井液液柱压力和地层孔隙压力间的高压差,增加岩石强度,并会压持钻屑,使岩屑的清除受到阻碍,造成重复破碎,降低钻头破碎岩石的效率,使钻速下降。实验结果证明,增加钻井液和地层流体间的压力差可使钻速下降达75%。原因是压差愈大对井底岩屑的压持作用也愈大,从而使岩屑难于离开井底。除非压差对岩屑的压持作用消失,否则岩屑便不能离开井底岩层表面。快速清除钻头下面的岩屑能使得每个连续不断的牙齿冲击变得更加有效并提高钻速。且高密度条件下深井段循环摩阻大,水功率利用率低,泵压基本上都消耗在循环压耗上,很难达到优化钻头水马力的要求,难以充分发挥喷射钻井的作用。通常在保证井下情况正常的前提下,为了提高钻速,应尽量使用低密度钻井液。1.2固相含量钻井液中的固相含量增加是引起钻速下降的一个重要原因。实践证明,采用清水钻进时,钻速是最高的,随着固相颗粒含量增加而钻速降低。实验证明:固相粒度越细,对钻速影响越大,钻速降低得越严重,尺寸小于1m的亚微米颗粒对钻速的影响比较大颗粒的影响大10余倍。原因在于小颗粒堵塞了在钻头牙齿冲击时形成的微小裂缝,进而延缓了岩屑厚度范围的压力平衡及岩屑的运移清除。另外,固相含量与钻井液密度和粘度有关,固相含量增加提高了钻井液密度和粘度,压持效应增加,流变性变差,影响钻井液体系的水力作用,降低钻头使用寿命,使钻井液流动阻力增大,泵压升高,不利于喷射钻进,井底清洗效果变差,并使钻井液性能波动处理频繁,耗费大量的钻井液处理剂。小于1m的对钻速的影响为大于1m的较粗颗粒的13倍。因此、要有效地提高钻进速度,安全钻井,必须严格控制固相含量,使用不分散低固相钻井液。1.3粘度钻井液粘度影响其携带岩屑能力,一般来说,钻井液粘度大,携带岩屑能力强,但是钻井过程中,钻井液粘度的高低要根据具体情况适当确定,增加粘度对提高钻速是不利的。粘度对钻速的影响不是直接的。由影响井底清洁,钻屑清除和水力作用,而反过来影响钻速。粘度增大导致钻井液循环系统中压力损耗较高,从而降低了钻头水马力,减弱了井底净化。高粘度钻井液还会提供一种减弱和减小钻头牙齿冲击力,导

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